Reti di Accesso e di Trasporto 08 09

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Reti di Accesso e di Trasporto 08 09- Quesiti verifica parte 6
<Quesito> 1
Con riferimento alla tecnologia 802.11, quale delle seguenti affermazioni è vera?
1) Il rate con cui la stazione accede al mezzo viene negoziato tra la stazione e l’access
point.
2) Due stazioni 802.11 associate ad uno stesso access point possono parlare tra di loro
direttamente
3) Pur avendo terminato il backoff, In alcuni casi le stazioni aspettano un tempo superiore
a DIFS dopo aver rilevato il canale libero prima di trasmettere
a) 3
b) 2 e 3
c) 1 e 3
d) 1 e 2
e) Nessuna
<Quesito> 2
Con riferimento alla tecnologia 802.11, quale delle seguenti affermazioni è vera?
1) A parità di condizioni (distanza dall’AP, rapporto segnale rumore, ecc.) è possibile che
due stazioni trasmettano a rate differenti.
2) Il campo duration presente nelle trame dati è inviato ad un rate basso (1 o 2 Mb/s) in
modo che tutte le stazioni possono sentirlo
a) 2
b) 1 e 2
c) 1
d) Nessuna
<Quesito> 3
Disegnare il diagramma temporale dei due meccanismi di invio di una trama dati in
802.11. Indicare solo il nome dei messaggi e se sono messaggi di dati o di controllo.
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TX
RX
TX
RX
Soluzione:
Basic access
TX
RTS/CTS
RX
TX
DATA
ACK
RX
RTS
SIFS
CTS
SIFS
SIFS
DATA
ACK
SIFS
I frame “DATA” sono frames di dati, mentre ACK, RTS e CTS sono frames di controllo
<Quesito> 4
Si considerino due reti ethernet switched distinte A e B, interconnesse mediante due
router collegati tra loro da un collegamento ethernet distinto. Ogni rete ethernet switched
e’ a sua volta suddivisa in due VLAN, indicate come VLAN n. 1 e la VLAN n. 2.
Il numero di apparati è come segue:
Switched LAN A, VLAN 1 : 20 host
Switched LAN A, VLAN 2 : 5 host
Switched LAN B, VLAN 1 : 5 host
Switched LAN B, VLAN 2 : 5 host
Si assuma di avere lo spazio di indirizzi 192.168.35.128/26 e di doverlo suddividere in un
certo numero di sottoreti per accomodare la struttura descritta. In condizioni normali
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(ovvero, senza considerare configurazioni speciali, ottimizzazioni eventuali, e dispositivi
atipici):
Non è necessario suddividere lo spazio di indirizzi a disposizione, ovvero basta
una sola rete IP
Servono 2 sottoreti IP
Servono 3 sottoreti IP
Servono 4 sottoreti IP
Servono 5 sottoreti IP
Servono 6 sottoreti IP
Router
Router
Switched
LAN A
Switched
LAN B
VLAN 1,
VLAN 2
VLAN 1,
VLAN 2
Una volta stabilito il numero delle sottoreti si progetti la relativa numerazione IP
Apparati e VLAN partecipanti
Sottorete 1
Sottorete 2
Sottorete 3
Sottorete 4
Sottorete 5
Sottorete 6
Soluzione:
Numerazione IP proposta
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Servono 5 sottoreti distinte, 4 per le VLAN e 1 per il collegamento tra i routers.
La VLAN1 nella LAN A e la VLAN1 nella LAN B hanno lo stesso nome ma sono due
sottoreti distinte, perché non è possibile fare una VLAN attraverso dei router. Lo stesso
dicasi per la VLAN2.
Lo spazio di indirizzi 192.168.35.128/26 ha 64 indirizzi (di cui 62 utilizzabili), questo può
essere diviso in uno spazio da 32 (cioè con netmask /27) e in 4 da 8 (cioè con netmask
/29) come segue
Sottorete 1
Apparati e VLAN partecipanti
LAN A, VLAN 1(20 hosts)
Numerazione IP proposta
192.168.35.128/27
Sottorete 2
LAN A, VLAN 2(5 hosts)
192.168.35.160/29
Sottorete 3
LAN B, VLAN 1(5 hosts)
192.168.35.168/29
Sottorete 4
LAN B, VLAN 2 (5 hosts)
192.168.35.176/29
Sottorete 5
Collegamento tra i due router
192.168.35.184/29
<Quesito> 5
Si consideri il campo QTag prefix in una trama VLAN, costituito da 4 bytes.
A quale campo della trama ethernet corrispondono i primi due byte del QTAg prefix? Qual
è il loro scopo?
Qual è l’informazione più importante trasportata nei secondi due byte? Qual è il numero di
bit del sottocampo che trasporta questa informazione? Che cosa è determinato da questo
numero di bit?
Soluzione:
Corrispondono al campo “Length/Type”. Il loro scopo è quello di individuare la trama come
una trama VLAN “tagged”. Ricevendo questi due byte uno switch (o un host) VLAN aware
è in grado di processare gli altri due byte del QTag prefix opportunamente.
L’informazione più importante trasportata nei secondi due byte del QTag prefix è
l’identificativo della VLAN. Tale identificativo è costituito da 12 bit. Di conseguenza ci
possono essere fino a 2^12=4096 VLAN distinte.
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<Quesito> 6
Si consideri l’invio di una trama MAC broadcast su una rete 802.11 di tipo non
infrastrutturato. Quali sono i problemi rispetto al caso di una rete ethernet wired a mezzo
condiviso? (dovete ragionare…)
Se una stazione deve trasmettere una trama MAC broadcast in una rete infrastrutturata
come la fareste trasmettere? Direttamente dalle stazione? Perché ?
Soluzione:
Il problema è che il MAC 802.11, di tipo CSMA-CA, ha bisogno di ascoltare esplicitamente
gli ACK per rilevare una collisione. In una trasmissione unicast è ovviamente il destinatario
ad inviare l’ACK In una trasmissione broadcast non ha ovviamente senso che tutti i
ricevitori mandino un ACK (anche perché questo porterebbe a collisioni o a contesa per
trasmettere l’ACK). Quindi i pacchetti broadcast sono inviati senza ricevere ACK e sono
potenzialmente soggetti a collisioni non rivelate dal trasmettitore.
In una rete ethernet wired a mezzo condiviso invece le collisioni vengono direttamente
rilevate dal trasmettitore e questo vale anche per i pacchetti trasmessi in broadcast.
In una rete infrastrutturata se una stazione deve trasmettere una trama broadcast la invia
in unicast all’access point che la inoltra in broadcast. Questo accade anzitutto perché
come regola generale le stazioni in una rete infrastrutturata inviano comunque le loro
trame all’access point perché le inoltri. Con riferimento al caso broadcast, se una stazione
inviasse le trame broadcast direttamente senza passare per l’access point,
raggiungerebbe un insieme di stazioni in generale diverso da quelle associate all’access
point.
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Reti di Accesso e di Trasporto 08 09- Quesiti verifica parte 7
<Quesito> 7
Si voglia avere un diametro Dmax di almeno 2 km per una rete ethernet operante a
C=10Mb/s. Si abbia un repeater che introduce un ritardo D1=10 µs e si debba aggiungere
un secondo repeater. Qual è il massimo ritardo D2 che può essere introdotto dal secondo
repeater ? (Si consideri una velocità di propagazione V pari a 200 m / µs e si ricordi che la
dimensione minima della trama è Lmin=64 bytes).
Il ritardo del secondo repeater D2 si ricava dalla seguente relazione:
2 * Dmax / V + 2 D1 + 2 * D2 = Lmin / C
<Quesito> 8
Si consideri una rete ethernet con CSMA-CD, su cui operano tre stazioni (A, B e C). Ad un
certo istante la stazione A inizia a trasmettere un treno di 2 pacchetti, trovando il canale
libero. Durante la trasmissione del primo pacchetto, anche le altre due stazioni (B e C)
hanno la necessità di trasmettere un pacchetto. Qual è la probabilità che si verifichi una
collisione alla fine della trasmissione del primo pacchetto da parte di A?
Si assuma che si sia verificata una collisione alla fine della trasmissione del primo
pacchetto da parte di A e si valuti:
- la probabilità che si verifichi una seconda collisione nel primo slot disponibile
- la probabilità che A riesca a trasmettere alla sua prima ritrasmissione nel primo
slot disponibile
- la probabilità che B riesca a trasmettere alla sua prima ritrasmissione nel primo
slot disponibile
- la probabilità che C riesca a trasmettere alla sua prima ritrasmissione nel primo
slot disponibile
Si assuma quindi che A riesca a trasmettere nel primo slot disponibile. Si valuti:
- la probabilità di una nuova collisione alla ritrasmissione successiva (si ricorda che
nel caso in cui il backoff timer di una stazione scade in un momento in cui il canale
è occupato, la stazione proverà a trasmettere il pacchetto appena il canale ritorna
libero)
- se si è verificata la collisione di cui sopra, qual è la probabilità che si verifichi una
ulteriore collisione?
Soluzione:
La collisione avviene con probabilità 1 perché tutte e tre le stazioni proveranno a
trasmettere alla fine della trasmissione di A.
Ciascuna stazione estrae un valore tra 0 e 1. Ci sono quindi 8 casi possibili.
ABC
000 collisione al primo slot
001 collisione al primo slot
010 collisione al primo slot
011 no collisione al primo slot (A riesce a trasmettere)
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100 collisione al primo slot
101 no collisione al primo slot (B riesce a trasmettere)
110 no collisione al primo slot (C riesce a trasmettere)
111 no collisione al primo slot (collisione al secondo slot sempre nella prima
ritrasmissione)
La probabilità che si verifichi una collisione al primo slot disponibile è quindi 4/8 = 1/2.
Affinché una stazione riesca a trasmettere al primo slot, la stazione deve estrarre 0,
mentre le altre due devono estrarre 1. Questi eventi avvengono con probabilità 1/8.
Se A riesce a trasmettere, B e C proveranno a ritrasmettere il loro pacchetto al momento
in cui A termina la trasmissione. Si avrà quindi una collisione con probabilità 1.
A questo punto le stazioni B e C estrarranno ciascuna un valore tra 0 e 3. Si avrà quindi
una ulteriore collisione con probabilità 1/4.
<Quesito> 9
Si consideri una stazione su una rete 802.11. La stazione trasmette un flusso continuo di
pacchetti IP. Il 30% dei pacchetti è lungo 1200 byte e il 70% dei pacchetti è lungo 100
byte. Il rate dei pacchetti dati è 11Mb/s e quello dei pacchetti di controllo 2 Mb/s. Qual è il
throughput (bit/s) a livello IP:
- se si utilizza il meccanismo “Basic access” (o “two-way”) a livello MAC
- se si utilizza RTS/CTS per tutti i pacchetti
- se si utilizza RTS/CTS con soglia 500 bytes
Si assumano parametri standard 802.11b (preambolo=192 µs, SIFS=10 µs, DIFS=50 µs,
RTS=20 bytes, CTS=ACK=14 bytes, CWmin=31, CWmax=1023, slot time value ST=20
µs). Si ricorda che l’header MAC 802.11 è di 24 o 30 bytes.
DIFS
TX
DATA
SIFS
RX
TX
RX
DIFS
RTS
ACK
DATA
SIFS
CTS SIFS
802.11 MAC header
AA AA 03 00.00.00 Type
SIFS
P
ACK
CRC
Soluzione:
Senza perdita di generalità, si può considerare un intervallo T in cui vengano trasmessi 10
pacchetti dalla stazione. Di questi 10 pacchetti, in media 7 saranno lunghi 100 bytes e 3
saranno lunghi 1200 bytes. Possiamo quindi a valutare il throughput R a livello IP come
segue:
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R = (7*100 + 3 * 1200) / T
Dobbiamo quindi valutare T nei diversi casi.
Nel caso del meccanismo Basic Access:
Tba = 7 * (DIFS + Tdata(100) + SIFS + Tack + Tbackoff) +
3 * (DIFS + Tdata(1200) + SIFS + Tack + Tbackoff)
Nel caso del meccanismo RTS/CTS:
Trts-cts = 7 * (DIFS + Tdata(100) + 3*SIFS + Tack + Trts + Tcts + Tbackoff) +
3 * (DIFS + Tdata(1200) + 3*SIFS + Tack + Trts + Tcts + Tbackoff)
Nel caso del meccanismo RTS/CTS con soglia 500 bytes, i pacchetti da 1200 bytes
verranno trasmessi con RTS/CTS, quelli da 100 bytes verranno trasmessi con Basic
access:
Trts-cts(s=500) = 7 * (DIFS + Tdata(100) + SIFS + Tack + Tbackoff) +
3 * (DIFS + Tdata(1200) + 3*SIFS + Tack + Trts + Tcts + Tbackoff)
Non ci resta che valutare Tdata(X) e Tbackoff
Tdata(X) = Tpreambolo+(24+4+8+X)/11Mb/s
dove all’header MAC abbiamo sommato il CRC e l’intestazione LLC/SNAP e il campo type
Tbackoff = CWmin /2 * ST
<Quesito> 10
Si considerino due stazioni che trasmettono in una rete 802.11 due flussi continui di
pacchetti IP di lunghezza L. Il tempo necessario per trasmettere un singolo pacchetto è T
(vedi figura). Entrambe le stazioni utilizzano lo stesso Cw_min. Si assuma che:
-
la probabilità di collisione sia 1/Cw
l numero medio di slot tra l’istante in cui il canale diventa libero e il momento in cui
avviene una trasmissione oppure si verifica una collisione è pari a Cw/3
Lo slot time value sia s µs.
Si valuti il throughput totale in pacchetti al secondo in funzione di Cwmin, considerando
solo la prima collisione ed una eventuale seconda collisione, ritenendo cioè nulla la
probabilità di avere una terza collisione.
Suggerimento: Il tempo di ciclo Tc per trasmettere un pacchetto deve tenere conto in
modo pesato del tempo che passa tra un pacchetto e l’altro se non c’è collisione e se ci
sono delle collisioni (che comportano la trasmissione di pacchetti “a vuoto”, indicato con
T(wasted) in figura.
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T
DIFS
…
DIFS
DATA
SIFS
BACKOFF
Tc
T
ACK
DATA
BACKOFF
No collisioni
BACKOFF
Tc
1 collisione
Collision
BACKOFF !
T
T (wasted)
BACKOFF
2 collisioni
Tc
T
Collision
BACKOFF !
T (wasted)
Collision
BACKOFF !
T (wasted)
BACKOFF
Soluzione:
Throughput = 1 / Tc
Indichiamo con TBO(CW) la durata media dell’intervallo di Backoff per una dimensione
della finestra CW.
La dimensione della finestra iniziale è CWmin
se si verifica una collisione la dimensione della finestra è:
2*(CWmin+1) – 1 = 2*CWmin +1
se si verifica una ulteriore collisione la dimensione della finestra è :
4*(CWmin+1) – 1 = 4*CWmin + 3
Se non si verifica la collisione
Tc(nocoll) = T + TBO(CWmin) = T + s CWmin / 3
Se si verifica una collisione
Tc(1coll) = T + TBO(CWmin) + T(wasted) + TBO(2*CWmin+1)
= 2T+ s CWmin / 3 + s (2*CWmin+1)/3
La probabilità che si verifichi almeno una collisione è P(>=1coll) = 1/CWmin
La probabilità che non si verifichi alcuna collisione è P(nocoll)=1-1/CWmin
Se si verificano due collisioni
Tc(2coll) = T + TBO(CWmin)
+ T(wasted) + TBO(2*CWmin+1)
+ T(wasted) + TBO(4*CWmin+3)
= 2T+ s CWmin / 3 + s (2*CWmin+1)/3 + s (4*CWmin+3)/3
La probabilità che si verifichino esattamente due collisioni è 1/CWmin * (1/(2*CWmin+1))
La probabilità che si verifichi esattamente una collisione è 1/CWmin * (1-1/(2*CWmin+1))
Ora dobbiamo pesare i tempi con le probabilità:
10
Tc = Tc(nocoll) * (1- 1/Cwmin)
+ Tc(1coll) * 1/CWmin * (1-1/(2*CWmin+1)) +
+ Tc(2coll) * 1/CWmin * (1/(2*CWmin+1))